通版阅读请点击:
展开通版
收缩通版
当前版:06版
发布日期:2019年09月12日
铁路建设先进技术的引领者
——中国中铁各个建设时期科技创新成就综述
文章字数:7,000
  中国中铁作为国家基础设施建设的国家队,70年来,始终致力于“产业报国、兴路强国”的使命担当,始终坚持“科技是第一生产力”,经过多年来科技创新实践,企业的核心竞争力全面提升,施工能力实现质的飞跃,优质、高效地建成了一大批关系国计民生的重点工程和标志性工程,为国家基础设施建设特别是铁路以及高速铁路的发展立下了不可磨灭的功勋。
  1953年-1957年“一五”期间,新中国经济建设还处于起步阶段,为提高劳动生产率,中国中铁提出了“施工小型机械化”的口号,发明和运用了一批简单的施工机械。1957年,在苏联专家的帮助下,采取世界上最新的深水筑墩“管桩钻孔法”建成了跨长江第一座大桥——武汉长江大桥,迈开了我国桥梁工程技术的前进步伐。同时,20世纪50年代中后期,在铁路勘测设计中开始应用航测遥感技术绘制地形图,为铁路选线提供了良好的条件。
  1958年-1962年“二五”期间,技术革新进一步深入开展。1960年6月建成的宝成铁路宝鸡至凤州段电气化铁路为我国首条干线电气化铁路区段。
  1966年-1970“三五”期间,中国中铁进行了三十多项重大科研成果的鉴定、试制,重点推广了高频加压振动台、强制式搅拌机、27.7米预应力混凝土梁等先进设备和技术,实现了主要工序机械化施工。期间, 1966年,航测遥感和工程物探技术在贵昆铁路和盘西支线的勘测设计中进入实用阶段。同时,计算机技术开始应用于铁路勘测设计,如南京、枝城长江大桥和靖远黄河大桥就是应用计算机进行设计的。1967年,建成了长江上第一座由我国自行设计和建造的公铁两用桥——南京长江大桥。1969年10月,北京地铁一期工程建成通车,结束了中国没有地铁的历史。1970年成昆铁路建成通车,标志着我国在复杂地质条件下的铁路修筑技术提高到了新的水平。
  1971年-1975年“四五”期间,中国中铁继续探索技术创新。在地质勘测上,开始用无线电波透视仪做孔内透视,研究断层、滑坡、泥石流等的成因和机理;引用“渐进破坏”和“连续破坏”的理论,使铁路地质灾害勘察和防治有了较大的突破。
  1976年-1985年“五五”“六五”期间,中国中铁创造了多项纪录。1977年6月,阳(平关)安(康)铁路交付运营,是中国第一条一次性建成的电气化铁路。1982年12月,中国第一座铁路斜腿刚构薄壁箱型钢梁桥在安康水电站铁路建成通车。该桥跨越汉江,最大跨度192米,当时在同类桥中居世界第一。
  1986年-1990年“七五”期间,施工技术得到长足发展。1986年11月,京广铁路复线新建南岭隧道贯通,是国内首次进行特浅埋、软弱围岩施工的复线铁路隧道。1987年贯通的全长14多公里的衡广复线大瑶山隧道,首次引进并实验了“新奥法”施工技术,组织研发、自主创新的深孔光面爆破、喷锚支护、监控量测等10余项配套技术和施工中解决的40余项技术难题均达到国际先进水平;采用当时国内外最先进的大型机械,建起了钻爆、支护、装运三条主要工序机械化作业线,使中国隧道建设由手抬肩扛、手持风钻的原始落后状态,跨越到大型机械化作业时代。1989年通车的我国第一条重载电气化铁路——大秦铁路,采用了重载路基压实技术标准及工艺、用核子密度仪测重载路基密实度、新型架桥及新型铺轨机试验运用等一系列的新技术和新工艺。在公路、码头、机场等工程领域,广泛运用各种原位测试、电探、地震波和电磁测探等方法,使工程地质勘探技术水平大大提高。
  1991年-1995年 “八五” 期间, 公司针对京九、 南昆、 西康等重点铁路工程建设, 在软土施工、 隧道新奥法技术、 钻孔注浆、 长管棚支护、高墩大跨新结构、 新材料等方面开展了200多项科技攻关, 较好地解决了京九铁路软土路基施工难题, 攻克了断层、 软弱围岩、 高瓦斯地层等隧道施工难关, 突破超低高度预应力钢筋混凝土梁、 大跨度钢梁整体节点、 采用新钢种等技术难题; 研制开发了 90 年代光纤同步数字传输系统、 18 信息集中移频自动闭塞设备、 列车超速防护系统、 微机联锁、 集中调度和驼峰车辆溜放计算机过程控制系统等先进技术和设备, 显著提升了 “四电” 工程技术水平。
  1996年-2000年 “九五” 期间, 公司围绕秦沈、西康、 广深等重点铁路工程建设, 通过自主研发、 引进国外先进技术和装备, 显著提高了设计和施工水平。研究解决了大跨度斜拉桥、 悬索桥修建技术,主跨最大跨度达到900米, 接近国际先进水平; 研制开发和引进了不同类型的大吨位架桥机, 架设能力达600吨, 缩小了与国外先进技术的差距; 引进采用了先进隧道TBM施工方法和装备, 研究开发了长大隧道施工通风和快速掘进技术, 独头通风长度达 6.2公里, 基本上解决了长大隧道施工技术难题, 技术水平达到国际先进水平; 引进消化研究开发了新线一次铺设跨区间无缝线路设备和关键技术, 研究开发了大号码道岔, 初步掌握了时速200公里铁路轨道施工技术, 并为修建高速铁路和城市轨道交通打下了良好的技术基础; 结合广深准高速铁路建设, 攻克了时速200公里电气化设计施工技术,开发了弓网受流仿真模拟系统, 全面推广了接触网施工一次到位工艺, 提高了施工精度和水平; 掌握了光纤、 光电综合缆、 微波通信和无线集群通信等施工技术, 拓展了施工领域; 在勘测设计方面, 采用了大量先进设备和技术, 开发研制了一系列软件,初步实现了勘测设计一体化, 大大提高了勘测设计质量。
  2001年-2005年 “十五” 期间, 公司大力实施科技创新, 围绕重点工程施工技术难题开展科技攻关, 取得显著成效。在桥梁领域中, 北盘江、 东海、杭州湾等大桥工程的顺利实施, 标志着公司在大跨、 新型结构、 深水基础、 跨海大桥建造等技术取得了新突破, 达到了国际先进水平; 在隧道领域中, 秦岭特长铁路隧道TBM及钻爆法快速施工技术, 以及结合深圳、 广州、 南京等地铁工程, 研究攻克了复杂地质条件下大断面隧道及复合盾构施工技术难题, 在盾构技术综合应用方面达到国际先进水平;在客运专线领域中, 通过秦沈客运专线建设的实践, 基本掌握了时速200公里铁路修建关键技术, 并以此为基础, 开展了高速铁路软土、 膨胀土路基及路基沉降控制技术、 900吨级运架设备和大吨位箱梁预制工艺的研究; 在电气化领域中, 经过南昆、 哈大、 广深、 秦沈等电气化铁路的建设与科技开发, 基本掌握了时速250公里电气化铁路设计施工技术,接触网零部件设计、 制造及试验能力达到了国际先进水平, 初步具备了时速350公里高速电气化铁路及防干扰设计施工能力; 在工业制造领域中, 以高锰钢辙叉焊接技术及提速道岔为代表的道岔设计制造技术达到国际先进水平
  2006年-2010年 “十一五” 期间, 公司重点针对高速铁路、 高原铁路、 重载铁路、 特殊桥梁结构、 复杂地质特长隧道等重点领域开展科技创新, 显著提升了企业核心竞争力。
  在高速铁路领域, 通过京津、 沪宁等城际铁路和郑西、 武广等高速铁路的建设, 研究掌握了高速铁路成套修建技术, 达到国内领先、 世界一流水平。在高原铁路领域, 通过青藏铁路的建设, 攻克了 “多年冻土、 高寒缺氧、 生态脆弱” 三大世界性工程技术难题, 高原铁路施工技术达到国际领先水平。在重载铁路领域, 结合大秦二期工程, 攻克了路基、 桥梁加固、 编组站扩能、 牵引供电等难题, 建成了我国第一条单元列车载重量突破2万吨、 年运输能力达到4亿吨的大秦二期工程, 全面掌握了重载铁路修建技术, 重载铁路修建技术居国际先进水平。在桥梁领域, 通过东海大桥、 杭州湾大桥、 武汉天兴洲长江大桥、 南京大胜关长江大桥等重点工程建设, 掌握了跨江、 跨海特长大桥梁修建技术, 建成了多座具有里程碑式的桥梁, 桥梁修建技术达到国际领先水平。在隧道领域, 通过武汉过江隧道、 厦门翔安隧道、 大伙房输水隧洞工程和城市地铁的建设, 掌握了穿江越海隧道修建技术、 岩溶、 高地应力、 富水、 黄土等不良地质长大隧道快速施工技术、城市地铁盾构施工成套技术; 成功研制了我国拥有自主知识产权的首台复合式土压平衡盾构机, 隧道修建技术国内领先, 居国际先进水平。在电气化领域, 通过京津城际、 京沪高速铁路、 武广客运专线及大秦二期扩能改造工程的建设, 攻克了时速350公里的接触网施工技术, 掌握了高速铁路、 重载铁路等电气化铁路修建成套技术, 电气化铁路修建技术达到国内领先水平。在房屋建筑领域, 通过国家图书馆二期工程、 北京南站、 大连诺德大厦等重点工程的建设, 攻克了万吨级的大型钢结构整体提升和250吨重型吊机走行平台支撑加固等技术, 掌握了大型铁路客运站、 大型公共建筑、 商业和民用建筑修建技术, 房屋建筑技术居国内先进水平。在勘察设计领域, 围绕高速铁路、 客运专线、 客货混运铁路、 重载铁路、 地质复杂山区铁路以及城市轨道交通工程的设计理论、 关键技术开展了系统的研究,全面掌握了高速铁路、 客运专线、 时速200~250公里客货混运铁路、 重载铁路以及城市轨道交通工程的成套勘察设计技术, 技术国内领先, 居国际先进水平。在专用装备领域, 研制成功了系列高速道岔、 提速道岔和GLC(工联岔)系列道岔。成功开发出具有自主知识产权的复合式土压平衡盾构机, 成功研制出提升能力达3000吨居于世界领先水平的“天一号” 起重船、 900吨高速铁路箱梁制运架成套设备、 高速铁路CA砂浆搅拌车等。高速道岔、 盾构、 900吨架桥机成套设备等装备制造实现了产业化, 专用装备制造技术达到了国内领先水平。
  2011年-2015年 “十二五” 期间, 公司围绕企业生产和重难点工程项目建设, 大力推进原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新, 在高速铁路、 大跨度桥梁、 长大隧道、 装备制造、“四电” 系统集成、新型轨道交通等技术领域确立了领先优势或比较优势, 取得了一批具有自主知识产权的国内领先、国际一流的科技成果, 自主创新能力与核心竞争力不断增强。
  在高速铁路领域, 全面系统掌握了具有自主知识产权、 适用于不同气候环境条件、 不同轨道结构类型、 涵盖时速250~350公里的高速铁路勘察设计、 施工及关键装备等建造成套技术, 形成了集高速铁路勘察设计、 施工建造、 配套装备、 专用材料、工程维护于一体的完整产业链, 达到国内领先、 国际一流水平。
  在桥梁建设领域, 在桥梁设计理论、 结构形式、施工方法、 施工装备、 钻探测控技术等方面取得新突破, 铜陵公铁两用长江大桥的建成将我国铁路斜拉桥主跨由500米提高到630米, 沪通长江大桥、 五峰山长江大桥的修建更是将铁路悬索桥的跨度提升到1092米, 鹦鹉洲长江大桥实现了城市建筑密集区成功下沉直径66米、 高43米的大型陆域沉井, 平潭海峡大桥将钻孔桩施工能力从直径4米提高到5米, 港珠澳大桥使跨海桥梁施工的预制化、 工厂化,泰州、 马鞍山等长江大桥首次创造性采用了三塔悬索桥桥式, 使公司在新型、 大跨桥梁建造技术继续保持了国际领先水平。
  在隧道及地下工程领域, 先后开展了高风险复杂地质长大山岭隧道、 铁路 “穿城入地” 隧道、 水下隧道等多项关键技术研究, 攻克了高地应力区软岩大变形、 繁华城区京石客专地下六线大跨、 高压力高浓度瓦斯、 特长隧道钻爆法快速施工技术与装备机械化配套、 特大特高型充砂长管袋围堰、 沉管超长距离航道浮运过桥、 双干坞多流水线预制管段、城市核心区一系列复杂环境条件下大断面泥水盾构施工、 大直径土压平衡盾构和TBM设计、 地下水封洞库群减震爆破成型控制及裸岩保压、 控渗等施工技术难题, 建成了世界高海拔第一长隧西格线关角隧道、 兰渝线木寨岭隧道、 京石客专石家庄隧道、渝黔线天坪隧道、 成兰铁路平安隧道、 长沙营盘路湘江水下隧道、 中亚第一长隧乌兹别克斯坦克拉米铁路隧道、 南昌红谷双向六车道沉管隧道、 新疆中天山特长隧道、 兰渝铁路西秦岭隧道等一大批国家重难点工程, 取得了多项成果, 极大地提高了我国隧道修建技术水平。
  在四电集成领域, 建立了我国高速铁路牵引供电技术体系, 研发了具有国际领先水平的高强高导接触线及其配套零部件、 完全国产化的2×27.5千伏气体绝缘开关柜、 高速不分闸自动过分相装置、 牵引供电防雷技术。研发了高速铁路供电品质评价系统、 谐波抑制和无功补偿技术。首创时速380公里接触网张力体系, 搭建了高速铁路接触网腕臂吊弦计算平台, 实现了接触网腕臂预配工厂化、 接触线恒张力放线大型机械化、 接触网悬挂调整精准化。完成了基于通信技术的轨道交通列车控制系统研究, 研发了我国高速铁路地震及 “风、 雨、 雪” 等自然灾害预警系统, 综合技术和制造能力达到国内领先水平。
  在专用装备制造领域, 盾构装备实现了自主设计制造, 研发了硬岩盾构机、 10.12×7.27米世界最大断面矩形顶管机、 新型复合式土压平衡盾构、 8米级硬岩TBM、 4米级小直径盾构和顶管设备等系列产品, 产品出口新加坡、 以色列等多个国家, 稳居国内盾构/TBM行业领先地位。自主研制了过隧道箱梁架桥机及运梁设备、 重载铁路轨排铺轨机、 2000吨轨道式门式起重机、 4000吨模块化动力平板车等多种施工专用设备。研发了高锰钢拼装辙叉技术、高致密度锰叉制造工艺及爆炸硬化技术、 高锰钢辙叉与钢轨的成套焊接技术和新型异金属过渡材料,研制了多型号重载道岔 (30吨轴重) 及城市轨道交通系列道岔。研发了 Q500qE 高强度桥梁钢、Q370qE-TMCP桥梁钢材料, 大型钢结构制造及焊接技术, 创新应用了机器人自动化焊接技术。
  在房屋建筑领域, 攻克了300米超高层C70混凝土一次泵送技术, 超厚钢板焊接技术、 复杂节点数字加工制作技术, 超高层吊装设备、 垂直运输设备安装及拆卸技术, 超高层机电安装技术, 在超高层建筑技术方面取得了新突破。攻克了大跨度钢结构逆作托换技术、 滨海地质条件下深大基坑施工技术、 双螺旋单层钢结构网壳施工技术, 既有站改造建设多边过渡施工技术, 实现了装饰装修精准化设计、 精致化施工。
  在勘察设计领域, 通过云桂、 长昆、 贵广、 吉图珲等十几条高速铁路项目的建设, 在艰险山区、 复杂不良地质高速铁路勘察设计技术上了一个新台阶。以浩吉铁路、 山西中南部运煤铁路通道项目建设为依托, 系统掌握了穿越不同地质环境的长大重载铁路和30吨轴重重载铁路勘察设计技术。通过上百个城市轨道交通项目建设, 进一步掌握了不同制式城市轨道交通的互联互通综合勘察设计技术。成功建设了株洲电力机车厂中低速磁浮试验线, 实现了新型城市轨道交通关键技术的突破。依托朔黄重载铁路, 在全球率先实现了4G LTE在轨道交通领域应用。俄罗斯时速400公里高速铁路勘察设计合同的实施, 标志着我国高速铁路技术全面“走出去” 战略的新高度。
  在节能减排及新进领域, 开发应用防水板超声波焊接、 止水带热熔焊接等高效工艺工法, 采用水压爆破、 防尘降噪、 混凝土配合比优化等节能技术,使用内卡式千斤顶、 变频通风系统等节能装备及综合保温隔热材料, 全面提升了节能减排技术水平。多个项目获得国家绿建二星认证,“太阳能热利用与建筑一体化技术和低碳喷射混凝土技术” 被列入《国家重点节能低碳技术推广目录》 。开展了找矿预测、 采矿优化、 选矿和”炼工艺、 综合回收等技术研究, 提高了铜、 钴、 钼等矿产资源综合回收率。
  在中国标准国际化方面, 依托埃塞俄比亚轻轨、 亚吉铁路、 中老铁路、 孟加拉国帕德玛大桥连接线等几十个国际项目, 使我国轨道交通技术走出了国门。通过承担国家铁路局 《中国铁路工程建设标准国际版体系研究》 和国家科技部 《中国标准海外适应性研究 (铁路部分) 》 课题, 开展了中国铁路技术标准与UIC国际标准、 EN欧洲标准、 BS英国标准等标准对比, 推进中国标准国际化, 形成了海外涵盖勘察设计、 施工、 装备制造、 运营维护的完整铁路产业链的技术标准体系。
  在信息化建设领域, 率先发起成立了建筑、 铁路BIM联盟, 成立了中国中铁BIM研发中心, 开展了BIM技术在项目全生命周期的工程应用和标准编制研究, 在铁路、 公路、 市政、 房建等多个领域进行了BIM技术的研发与应用, 并初步掌握了数字化施工技术流程。开发应用了 “隧道监控量测系统”“铁路养护维修管理决策系统”“铁路地震灾害预警系统”“桥梁运营监测系统” 等工程监测预警信息系统, 有效提升了公司现场管控的信息化水平和能力。
  2016年-2020年 “十三五” 期间, 公司以玉磨铁路、 渝昆高铁、 银西铁路, 郑州黄河特大桥、 赤壁长江公路大桥, 深圳春风隧道、 胶州湾海底隧道、 南天山特长隧道, 广州地铁、 大连地铁、 徐州磁浮轨道交通示范线、 芜湖市轨道交通1号线, 海口地下综合管廊等重难点工程为依托, 重点开展多功能泥水平衡盾构机的研制及施工关键技术、 中高速磁浮交通工程关键技术、 气动轻轨综合技术、 城市复杂环境下超大直径盾构装备与施工关键技术、 跨座式单轨关键技术、 城市综合地下管廊及海绵城市关键技术的研究, 目前已取得初步进展。
  经过近70年的科技创新历程, 公司在高速铁路、 高原铁路、 重载铁路、 大跨桥梁建设、 复杂隧道、铁路电气化、 盾构及高速道岔的研发制造、 试车场建设等方面, 积累了丰富的经验, 形成了独特的管理和技术优势。桥梁修建技术方面, 公司在国内外设计和修建各类桥梁近万座, 桥梁修建技术在大跨、 轻型、 高强、 高墩的基础上, 向整体、 大型、 长桥和装配式施工方向发展; 已建成的东海大桥、 杭州湾跨海大桥、 武汉天兴洲大桥、 港珠澳跨海大桥以及在建的北京至张家口铁路中多项修建技术处于世界先进水平。隧道及城市地铁修建技术方面, 公司基本实现了隧道、 地下工程的机械化、 信息化施工, 在跨江、 跨海、 长大、 特殊地质隧道及城市地下工程施工方面创造了全国乃至世界工程之最。铁路电气化技术方面, 公司电气化技术实力代表着当前国内电气化最高水平, 公司参建并已投入运行的京沪、 京广等高铁均达到世界一流水平, 使中国电气化铁路的技术水平跨入世界先进行列。在专用施工装备研制方面, 公司专用施工设备的研制水平代表着当前国内专用施工装备的最高水平, 大直径盾构、 异形盾构、 钻孔设备和铺架设备均达到世界先进水平。
  截至今年6月底, 公司拥有3个国家级实验室,7个博士后科研工作站, 16个国家认定企业技术中心, 78个省部认定企业技术中心, 15个专业研发中心, 累计荣获国家科技进步奖和发明奖115项, 包括5项特等奖和16项一等奖; 获中国土木工程詹天佑奖130项、 中国工程鲁班奖175项, 稳居国内建筑企业前列。 科信 报轩